三维腹腔镜图像传感检测与图形用户界面显示系统设计

发布时间：2017-04-23 13:09

  本文关键词：三维腹腔镜图像传感检测与图形用户界面显示系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：腔镜外科是未来医学发展的大趋势,相较于传统的开腹手术,具有创伤轻,痛苦少,恢复快等优点。腔镜设备是腔镜外科的关键设备,是医生视觉的延伸,辅助医生开展微创外科手术。但现有的二维腔镜在手术中无法获得像开腹手术一样立体感强的真实视觉影像,医生只能依据经验来判别腹腔内各器官的深度状态,导致一些腔镜手术操作困难,术中容易损伤重要脏器结构,严重并发症的发生率明显增高等情况,因此有必要进行三维腹腔镜设备技术的探索,扩大腹腔镜手术的应用范围。 20世纪90年代开始,国内外便开始探索研究三维腹腔镜系统,并着力提高三维立体成像效果和图像清晰度。目前,国外最新的三维腹腔镜在实现三维立体成像的同时,图像分辨率上达到百万像素以上,为720p甚至是1080i高清成像。因此,有必要在三维图像传感检测方面进行相关的研究和探索。本论文研究并实现了三维腹腔镜的图像传感采集和处理显示系统,论文主要包括以下几个方面： (1)分析了三维腹腔镜的图像传感检测和图像处理系统的研究现状和发展情况,以CMOS图像传感器和FPGA平台为基础,设计出了三维高清实时图象处理系统框架,系统原型得以基本实现。 (2)对照CMOS图象传感器和CCD图象采集芯片的性能特点,研究并实现了双路CMOS图象传感器的参数配置和图象数据采集传输。 (3)以FPGA平台为基础,研究并实现了DDR2SDRAM分时读写操作的处理方法以及图像数据的Bayer格式转换算法和双路图像数据的输出处理,最终实现720p/120Hz三维高清视频图像的实时显示。 (4)针对三维腹腔镜医疗设备的实际需求,实现了基于μC/GU Ⅰ和μC/OS-Ⅱ在FPGA平台上移植的图形用户显示界面的设计,在FPGA平台上初步搭建了用户界面,实现了白平衡设置、亮度调节等核心功能。 本论文实现的720p/120Hz三维高清实时视频系统,视频显示清晰稳定,实时性良好。本文的研究为国内三维内窥镜高清图像采集系统的研发打下了良好的基础。
【关键词】：三维腹腔镜 传感检测 FPGA 图形用户显示界面
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.6;TP391.41
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究目的与意义11-13
• 1.3 论文总体框架13-14
• 2 基本理论架构简述14-33
• 2.1 三维成像技术简介14-20
• 2.1.1 双目视觉成像原理14-15
• 2.1.2 CCD和CMOS图像传感器15-17
• 2.1.3 双路光学镜头设计原理17-20
• 2.2 3D立体显示技术原理20-22
• 2.3 FPGA技术工具简介22-28
• 2.3.1 QuartusⅡ开发平台简介22-26
• 2.3.2 NiosⅡ处理器集成开发环境简介26-28
• 2.4 图形用户界面设计工具简介28-33
• 2.4.1 μC/OS-Ⅱ概述28-30
• 2.4.2 μC/GUI概述30-33
• 3 三维腹腔镜图像传感检测系统的设计33-51
• 3.1 图像实时处理方案分析33-35
• 3.2 图像采集和处理系统原型35-42
• 3.2.1 系统硬件平台的搭建35-41
• 3.2.2 系统数据处理框架41-42
• 3.3 CMOS图像传感器的配置42-44
• 3.4 DDR2实时读写控制模块的实现44-48
• 3.5 Bayer格式图像的处理转换48-49
• 3.6 3D格式图像的生成49-51
• 4 图形用户界面的设计51-56
• 4.1 图形用户界面硬件平台的搭建51-53
• 4.1.1 硬件平台系统架构的介绍51-52
• 4.1.2 图形用户界面的数据缓存设计52-53
• 4.1.3 系统设计的实现53
• 4.2 图形用户界面的开发设计53-56
• 4.2.1 μC/GUI和μC/OS-Ⅱ的移植53-55
• 4.2.2 图形用户界面的设计55-56
• 5 系统设计结果分析56-65
• 5.1 三维腹腔镜图像传感采集系统的实现56-63
• 5.1.1 系统原型56-58
• 5.1.2 CMOS图像传感器配置的实现58-60
• 5.1.3 DDR2实时读写控制的实现60-62
• 5.1.4 Bayer格式图像处理转换的实现62-63
• 5.2 图形用户界面的设计实现63-65
• 6 总结与展望65-67
• 6.1 总结65
• 6.2 展望65-67
• 参考文献67-69
• 作者简历69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：三维腹腔镜图像传感检测与图形用户界面显示系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：322440